Les montres, comment ça marche?
Partie I : les montres mécaniques
Pas de fils. Pas de pile. Pas de circuits imprimés miniatures. La montre à mouvement mécanique est un objet de beauté et de précision. Héritière de plusieurs siècles de développements techniques, cette délicate technologie est demeurée le standard pour marquer le temps jusqu'à l'introduction sur le marché des montres à mouvement au quartz dans les années 1960. Je reviendrai sur cette "révolution" dans l'univers des montres dans mon prochain billet.
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| À gauche, un mouvement mécanique. On voit le balancier (pièces dorée), surmonté d'une pierre de couleur rosée. À droite, une montre au quartz. Visibles : la pile ronde et quatre bobines reliées aux petits moteurs faisant bouger les aiguilles. Source : Encyclopedia Britannica |
Pour comprendre la mécanique d'une montre (ou à plus grande échelle celle d'une horloge), il faut savoir que pour animer les aiguilles qui marquent l'heure, les minutes et (facultativement) les secondes, il faut une source d'énergie. L'eau est une forme ancienne d'énergie qu'on utilisait pour mettre en marche une mécanique rudimentaire pour marquer une durée de temps. On parle ici de la clepsydre, ou horloge hydraulique. Cet instrument état bien commode la nuit quand les cadrans solaires ne pouvaient être utilisés.
La gravité était en fait la force qui poussait le liquide vers le sol. Cette même gravité a aussi été utilisée pour actionner les premières horloges mécaniques, vers le 13e siècle. Un poids descendant était relié à un système d'engrenages et sa lente chute vers le sol permettait d'actionner les aiguilles d'une horloge. Pour contrôler la chute, afin qu'elle soit lente et régulière, on utilisait un système "d'échappement". Celui-ci était doté de trois parties : une roue dentelée spéciale, une "ancre" et généralement un pendule, qui transformait le mouvement des rouages de l'horloge - actionnés par un poids, rappelons-le - en un mouvement alternatif contrôlé.
Ci-dessous, nous voyons le mécanisme d'une horloge à balancier. Le poids entraine les rouages, mais leur mouvement est régulé par la roue d'échappement ("l'engrenage" dans l'illustration) dont la rotation est contrôlée par l'ancre, elle-même reliée au pendule. Ce dernier, en oscillant, actionne l'ancre qui libère avec régularité le mouvement de l'horloge. Voilà l'origine du fameux "tic-toc" des horloges et montres!!
Nous avons là le principe de base de toutes les montres mécaniques modernes : un mouvement de rouages mû par une source motrice (le poids) et contrôlé par un système alternatif (le pendule) rattaché à un système d'échappement (roue d'échappement).
Ci-dessous, une roue d'échappement et une ancre en action. Il faut imaginer que le bout de l'ancre est rattaché à un balancier :
Le poids était bien commode dans les horloges de nos grands-pères, mais ne pouvait pas servir dans une montre. Même chose pour le balancier. Pour en venir à porter sur soi un instrument de mesure du temps (voir mon précédent billet), il fallait donc trouver un autre "moteur" et un substitut au pendule.
Dès le 15e siècle, on songe à remplacer le poids par un ressort. Une fois tendu, le ressort accumule de l'énergie, qui peut ensuite être libérée pour actionner le mécanisme d'une horloge ou montre. Il reste toutefois le problème du contrôle : un pendule demeure encombrant. La solution est imaginée par Christiaan Huygens (1629-1695), mathématicien, physicien et astronome hollandais. Huygens propose d'utiliser un second ressort pour jouer le rôle de "contrôleur" du débit du ressort moteur.
Malgré les nombreuses améliorations et qui ont suivi jusqu'à nos jours, c'est depuis cette époque que nous avons toutes les pièces de base des montres mécaniques modernes :
Ci-dessous, une publicité des années 1950 d'une firme suisse (pays de nombreux très bons horlogers, tout le monde sait ça!), pour les pièces du système d'échappement et de contrôle. De gauche à droite, on voit : la roue d'échappement; l'ancre; axes divers; balancier avec "spiral" :
Donc, tel que mentionné en introduction : pas de fils, de pile ou de circuits électroniques. Juste des éléments mécaniques, réglés avec précision par les artisans qui perfectionnèrent sans cesse leur art. Car nombreux sont ceux qui les considèrent comme de véritables oeuvres d'art. Deux exemples ci-dessous provenant de deux fabricants de montres légendaires :
Malgré tout, les montres mécaniques demeurent des instruments fragiles, qu'il faut remonter à chaque jour, dont la précision peut être influencée par des facteurs comme la température, la position dans laquelle est est portée, l'élévation ou le magnétisme. Même les montres modernes peuvent perdre quelques secondes à chaque jour. On doit les faire entretenir et ajuster de temps en temps pour qu'elles gardent leur efficacité.
De plus, l'arrivée des montres au quartz, plus précises, avec moins de pièces mobiles et moins dispendieuses à manufacturer sonnera le glas pour plusieurs compagnies produisant des montres mécaniques. Ceci n'empêcha pas certains grands noms de perdurer et d'offrir encore aujourd'hui des montres exceptionnelles : Patek Philippe, Jaeger Lecoultre, Breguet, Vacheron Constantin, Breitling, Omega, Audemars-Piguet, Blancpain, Rolex, Chopart, IWC, Cartier, Tag Heuer, Seiko et bien d'autres.
Les montres offertes par ces manufacturiers sont généralement hors de prix pour le commun des mortels. Si une montre-chronomètre Patek Philippe vous intéresse, ils ont un très beau modèle à $173,480 (120,810 Euros)! Il existe néanmoins de très bonnes montres mécaniques plus abordables. De plus, bien entretenues, les montres mécaniques sont plus durables que les montres au quartz. C'est le genre de trésor familial qui peut être passé de génération en génération!
Pour mon prochain billet, je vous présenterai les montres au quartz, qui représentent aujourd'hui environ 85% de toutes les montres vendues dans le monde.
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| Dessin d'une clepsydre romaine. L'eau tombant par gravité de l'entonnoir (à gauche) faisait monter un bouchon dans un cylindre (en bas) et actionnait l'aiguille des heures via une tige dentée (en haut). Source : www.meridienne.org |
La gravité était en fait la force qui poussait le liquide vers le sol. Cette même gravité a aussi été utilisée pour actionner les premières horloges mécaniques, vers le 13e siècle. Un poids descendant était relié à un système d'engrenages et sa lente chute vers le sol permettait d'actionner les aiguilles d'une horloge. Pour contrôler la chute, afin qu'elle soit lente et régulière, on utilisait un système "d'échappement". Celui-ci était doté de trois parties : une roue dentelée spéciale, une "ancre" et généralement un pendule, qui transformait le mouvement des rouages de l'horloge - actionnés par un poids, rappelons-le - en un mouvement alternatif contrôlé.
Ci-dessous, nous voyons le mécanisme d'une horloge à balancier. Le poids entraine les rouages, mais leur mouvement est régulé par la roue d'échappement ("l'engrenage" dans l'illustration) dont la rotation est contrôlée par l'ancre, elle-même reliée au pendule. Ce dernier, en oscillant, actionne l'ancre qui libère avec régularité le mouvement de l'horloge. Voilà l'origine du fameux "tic-toc" des horloges et montres!!
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| Source : users.polytech.unice.fr |
Nous avons là le principe de base de toutes les montres mécaniques modernes : un mouvement de rouages mû par une source motrice (le poids) et contrôlé par un système alternatif (le pendule) rattaché à un système d'échappement (roue d'échappement).
Ci-dessous, une roue d'échappement et une ancre en action. Il faut imaginer que le bout de l'ancre est rattaché à un balancier :
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| (source : Wikipedia) |
Le poids était bien commode dans les horloges de nos grands-pères, mais ne pouvait pas servir dans une montre. Même chose pour le balancier. Pour en venir à porter sur soi un instrument de mesure du temps (voir mon précédent billet), il fallait donc trouver un autre "moteur" et un substitut au pendule.
Dès le 15e siècle, on songe à remplacer le poids par un ressort. Une fois tendu, le ressort accumule de l'énergie, qui peut ensuite être libérée pour actionner le mécanisme d'une horloge ou montre. Il reste toutefois le problème du contrôle : un pendule demeure encombrant. La solution est imaginée par Christiaan Huygens (1629-1695), mathématicien, physicien et astronome hollandais. Huygens propose d'utiliser un second ressort pour jouer le rôle de "contrôleur" du débit du ressort moteur.
Malgré les nombreuses améliorations et qui ont suivi jusqu'à nos jours, c'est depuis cette époque que nous avons toutes les pièces de base des montres mécaniques modernes :
- La source d'énergie : le ressort moteur
- Le système de transmission de l'énergie : les roues dentelées
- Le système d'échappement : la roue d'échappement et l'ancre
- Le contrôleur : le balancier avec ressort "spiral"
- Les indicateurs du temps : les aiguilles et le cadran
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| Les éléments principaux d'une montre mécanique. Source : Encyclopedia Britannica (traduction par F. Cartier) |
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| Source : Kahlert et al. Les montres-bracelets. Page 48. |
L'animation qui se trouve ci-dessous explique très bien le fonctionnement de base d'une montre mécanique en montrant ses différents pièces en mouvement, et comment elles travaillent ensemble pour créer un système bien rodé et contrôlé (désolé, les légendes sont en anglais seulement) :
Donc, tel que mentionné en introduction : pas de fils, de pile ou de circuits électroniques. Juste des éléments mécaniques, réglés avec précision par les artisans qui perfectionnèrent sans cesse leur art. Car nombreux sont ceux qui les considèrent comme de véritables oeuvres d'art. Deux exemples ci-dessous provenant de deux fabricants de montres légendaires :
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| Mouvement Patek Philippe |
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| Mouvement Jaeger Lecoultre |
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| Toute la complexité d'un mécanisme de montre mécanique. Source : https://www.gentlemansgazette.com/watch-parts-terms-functions-guide/ |
Les montres offertes par ces manufacturiers sont généralement hors de prix pour le commun des mortels. Si une montre-chronomètre Patek Philippe vous intéresse, ils ont un très beau modèle à $173,480 (120,810 Euros)! Il existe néanmoins de très bonnes montres mécaniques plus abordables. De plus, bien entretenues, les montres mécaniques sont plus durables que les montres au quartz. C'est le genre de trésor familial qui peut être passé de génération en génération!
Pour mon prochain billet, je vous présenterai les montres au quartz, qui représentent aujourd'hui environ 85% de toutes les montres vendues dans le monde.
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